载人航天器的可重构式控温回路系统设计

靳 健，侯永青

（中国空间技术研究院 载人航天总体部，北京 100094）

0 引言

空间站作为大型载人航天器，在轨时间长、工作模式复杂，而且在不同工作模式下热负荷水平差别极大，与设备区相比人活动区控温范围较窄[1-3]。“和平”号空间站和国际空间站等均采用内、外双回路系统作为主要热量传输系统。内回路负责收集密封舱内设备和乘员代谢产热，外回路负责收集部分舱外设备工作产热并将内回路传递来的热量 通过辐射器排散至外空间[4-15]。

本文在分析国际空间站控温回路结构的基础上，提出一种可重构式双外回路控温系统，并建立主动控温回路系统的仿真分析模型，研究可重构式双外回路控温系统在正常情况下的性能，并与相同配置的单外回路系统的性能进行比较。此外，还分析了双外回路中某回路故障时系统所能承受的最大热负荷水平。

1 国际空间站控温回路分析

考虑到密封舱内不同设备对工作温度要求的差异，以及设备控温与空气控温存在差异，因此，以国 际空间站美国实验舱为代表的密封舱体配置了中低温双内回路系统，对应的低温中间换热器和中温中间换热器以上下游串联方式安装在外回路上[16]，结构见图1。

图1 国际空间站美国实验舱主动控温回路系统Fig.1 Thermal control loop structure of USL on ISS

这种双内回路控温系统结构简单，但存在如下不足：

1）载人航天器主要的热负荷来自于设备，包括平台设备和在轨实验设备，大部分设备需要靠中温内回路来收集热量。……